Transformation humaner Primärzellen durch adenovirale Onkogene

Abstract

Seit Jahrzehnten ist bekannt, dass humane Adenoviren onkogenes Potenzial im Tiermodell besitzen. Für einen Zusammenhang zwischen Adenovirusinfektionen und Tumorerkrankungen beim Menschen gibt es hingegen bislang nur wenige Hinweise. Besonders der Nachweis adenoviraler DNA im menschlichen Tumorgewebe unterstützt jedoch die Vermutung, dass humane Adenoviren mit bestimmten Tumorerkrankungen des Menschen assoziiert sein könnten. Die Onkogenität humaner Adenoviren wie HAdV5 (Humanes Adenovirus Typ 5) der Spezies C wird vor allem auf die Funktionen der viralen Onkogene E1A, E1B-55K, E4orf3 und E4orf6 zurückgeführt, die im Rahmen der viralen Replikation zum Zwecke einer effizienten Virusvermehrung Zellzyklusprogression, Apoptose- und Seneszenzmechanismen sowie DNA-Reparatur der Wirtszelle beeinflussen. In vitro kann eine Transformation von Zellen durch die Expression dieser Onkogene erreicht werden, die in der Regel durch Plasmidtransfektion vermittelt wird. Dieses wurde in früheren Studien vor allem in Experimenten an Nagetierzellen erzielt, wogegen die Transformation humaner Zellen bisher nur sehr selten gelungen ist.

In der vorliegenden Arbeit wurde die in vitro-Transformation humaner Primärzellen erfolgreich durchgeführt. Dazu kam ein lentivirales Vektorsystem zum Einsatz, in dem die adenoviralen Onkogene E1A, E1B-55K, E4orf3 und E4orf6 (HAdV5) individuell kodiert waren. Durch die lentivirale Transduktion der Onkogene wurde im Gegensatz zu den Transfektionsexperimenten früherer Arbeiten ihre stabile Expression in den Zielzellen erreicht. Dieses System wurde zunächst in Transformationsexperimenten an primären Nierenzellen neugeborener Ratten (BRK-Zellen) getestet, wobei insbesondere die stabile Expression von E1A und E1B-55K in einer hohe Transformationsrate der Zellen resultierte, während die stabile Expression von E4orf3 und E4orf6 den Transformationsprozess zu hemmen schien. Auf der Basis früherer Studien wurden die Transformationsexperimente im Humansystem an primären Amniozyten (Fruchtwasserzellen) durchgeführt, die sich durch lentivirale Transduktion von E1A und E1B-55K ebenfalls morphologisch transformierbar zeigten. Monoklonal isolierte morphologisch transformierte Amniozyten konnten stabil kultiviert werden und zeigten sowohl die Integration der transduzierten Onkogene als auch deren Expression. Da Amniozyten eine Mischpopulation verschiedener Zelltypen darstellen und die adenoviral transformierbare Zellspezies innerhalb dieser Population unbekannt war, wurden aus dem Fruchtwasser isolierte humane mesenchymale Stromazellen (hMSC) sowie kommerziell erworbene hMSC aus dem Knochenmark in weiteren Transformationsexperimenten eingesetzt. Da auch diese Zellen erfolgreich durch die Transduktion adenoviraler Onkogene morphologisch transformiert werden konnten, ist es denkbar, dass jene Progenitorzellspezies präferenziell adenoviral transformierbar sein könnte. Im Hinblick auf die in früheren Arbeiten gezeigte adenoviral induzierte Entstehung von Sarkomen in Nagern ist dieser Befund überaus interessant, da solche Tumore aus mesenchymalen Stromazellen hervorgehen. Bei der Charakterisierung monoklonal isolierter Kulturen morphologisch transformierter hMSC, die aus der Transduktion von E1A und E1B-55K resultierten, zeigte sich neben der Integration und Expression der beiden Onkogene auch ein beschleunigtes Zellwachstum im Falle einiger Klone. Darüber hinaus wurden in denselben Klonen erhöhte Telomeraseaktivität sowie komplexe chromosomale Veränderungen nachgewiesen, typische Charakteristika von onkogen transformierten Zellen bzw. Tumorzellen, was ein weiteres hochinteressantes Ergebnis darstellt.

Insgesamt unterstützen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit die Hypothese, dass abortive Adenovirusinfektionen in humanen Zellen einen Transformationsprozess und damit eine Onkogenese nach sich ziehen können. Die in dieser Arbeit untersuchten mesenchymalen Stromazellen, die in vielen Organen des menschlichen Organismus zu finden sind, könnten dabei eine präferenziell adenoviral transformierbare Zellspezies darstellen. Insbesondere eine stabile Expression von E1A und E1B-55K im Rahmen einer persistenten oder latenten Adenovirusinfektion kann den vorliegenden Daten zufolge zu einer Dysregulation der Zellzykluskontrolle und der Apoptose, zu einer Erhöhung der Telomeraseaktivität sowie zur Akkumulierung chromosomaler Instabilität führen und damit möglicherweise die Onkogenese der betroffenen Zellen induzieren oder unterstützen.